Vuonna 1935 vasta nousevan kvanttimekaniikan kiihkeä vastustaja Eric Schrödinger julkaisi artikkelin, jonka tarkoituksena oli tuomita ja todistaa fysiikan kehityksen uuden haaran epäonnistuminen.

Artikkelin ydin on suorittaa ajatuskokeilu :

1. Elävä kissa asetetaan täysin suljettuun laatikkoon.
2. Geiger-laskuri, joka sisältää yhden radioaktiivisen atomin, asetetaan kissan viereen.
3. Hapolla täytetty pullo kiinnitetään suoraan Geiger-laskuriin.
4. Radioaktiivisen atomin mahdollinen hajoaminen laukaisee Geiger-laskurin, joka puolestaan ​​rikkoo pullon ja siitä ulos roiskuva happo tappaa kissan.
5. Elääkö vai kuoleeko kissa, jos se on niin epämukavien naapureiden kanssa?
6. Kokeilulle on varattu yksi tunti.

Vastaa Tämä kysymys ja häntä pyydettiin todistamaan kvanttiteorian epäjohdonmukaisuus, joka perustuu superpositioon: paradoksilaki - kaikki maailmamme mikropartikkelit ovat aina kahdessa tilassa samaan aikaan, kunnes ne alkavat tarkkailla niitä.

Eli ollessaan suljetussa tilassa (kvanttiteoria), kissamme, kuten sen arvaamaton naapuri - atomi, on synkronisesti läsnä kahdessa osavaltiossa:

1. Elävä ja kuollut kissa yhtä aikaa.
2. Hajonnut ja samalla ei-hajoanut atomi.

Mikä klassisen fysiikan mukaan on täyttä absurdia. Tällaisten toisensa poissulkevien asioiden on mahdotonta olla olemassa samanaikaisesti.

Ja tämä on oikein, mutta vain makrokosmoksen näkökulmasta. Sen sijaan mikrokosmuksessa toimivat täysin erilaiset lait, ja siksi Schrödinger erehtyi soveltaessaan makrokosmoksen lakeja mikrokosmoksen sisäisiin suhteisiin. Ei sitä tajuamatta kohdennettua valvontaa mikromaailman jatkuvan epävarmuuden takana eliminoi jälkimmäinen.

Toisin sanoen, jos avaat suljettu järjestelmä, jossa kissa on sijoitettu yhteen radioaktiivisen atomin kanssa, näemme vain yhden koehenkilön mahdollisista tiloista.

Tämän todisti amerikkalainen fyysikko Arkansasin yliopistosta Art Hobson. Hänen teoriansa mukaan, jos yhdistät mikrojärjestelmän (radioaktiivisen atomin) makrojärjestelmään (Geiger-laskuri), jälkimmäinen on varmasti täynnä tilaa. kvanttisekoittuminen ensin ja menee superpositioon. Ja koska emme voi suoraan havaita tätä ilmiötä, se tulee meille mahdottomaksi hyväksyä (mitä Schrödinger väitti).

Joten saimme selville, että atomi ja säteilylaskuri ovat samassa superpositiossa. Sitten ketä tai mitä tässä järjestelmässä voidaan kutsua kissaksi? Jos ajattelet loogisesti, kissasta tulee tässä tapauksessa radioaktiivisen ytimen tilan indikaattori (yksinkertaisesti - indikaattori):

1. Kissa on elossa, ydin ei ole hajonnut.
2. Kissa on kuollut, ydin on hajonnut.

Meidän on kuitenkin otettava huomioon, että kissa on myös osa yhtä järjestelmää, koska se on myös laatikon sisällä. Siksi kissa on kvanttiteorian mukaan ns. ei-paikallisessa yhteydessä atomin kanssa, ts. sisään hämmentynyt tila ja siten mikromaailman superpositiossa.

Tästä seuraa, että äkillinen muutos yhdessä järjestelmän objekteista tapahtuu myös toisen kohteen kanssa riippumatta siitä, kuinka kaukana ne ovat. Molempien objektien hetkellinen tilanmuutos todistaa, että olemme tekemisissä yhtenäinen järjestelmä, jaettuna yksinkertaisesti avaruudella kahteen osaan.

Voimme siis varmuudella sanoa, että Schrödingerin kissa on hetkellisesti joko elossa, jos atomi ei ole hajonnut, tai kuollut, jos atomi on hajonnut.

Ja kuitenkin, juuri Schrödingerin ajatuskokeen ansiosta rakennettiin matemaattinen laite, joka kuvaa mikromaailman superpositiota. Tämä tieto löytyy laaja sovellus kryptografiassa ja tietokonetekniikassa.

Lopuksi haluaisin huomauttaa kaikenlaisten kirjailijoiden ja elokuvan ehtymättömästä rakkaudesta "Schrödingerin kissan" salaperäiseen paradoksiin. Se on vain muutama esimerkki:

1. Maaginen laite nimeltä "Schrödingerin kissa" Lukjanenkon romaanissa "Viimeinen vahti".
2. Douglas Adamsin salapoliisiromaanissa Dirk Gently's Detective Agency käydään vilkasta keskustelua Schrödingerin kissan ongelmasta.
3. R. E. Heinleinin romaanissa "Kissa kulkee seinien läpi" päähenkilö, kissa, on lähes jatkuvasti kahdessa tilassa samaan aikaan.
4. Kuuluisa Cheshire Cat Lewis Carroll romaanissa "Liisa ihmemaassa" haluaa esiintyä useissa paikoissa kerralla.
5. Romaanissa Fahrenheit 451 Ray Bradbury nostaa esiin kysymyksen Schrödingerin kissasta elävän-kuolleen mekaanisen koiran muodossa.
6. The Mage Healer -kirjassa Christopher Stashef kuvailee näkemystään Schrödingerin kissasta hyvin omituisella tavalla.

Ja monia muita lumoavia, täysin mahdottomia ideoita tällaisesta salaperäisestä ajatuskokeesta.

Siellä oli eräänlainen "toissijainen". Hän itse harvoin osallistui erityiseen tieteellinen ongelma. Hänen suosikkityölajinsa oli vastaus jonkun tekemälle tieteellinen tutkimus, tämän teoksen kehitystä tai sen kritiikkiä. Huolimatta siitä, että Schrödinger itse oli luonteeltaan individualisti, hän tarvitsi aina jonkun toisen ajatuksia, tukea jatkotyötä. Tästä omituisesta lähestymistavasta huolimatta Schrödinger onnistui tekemään monia löytöjä.

Elämäkertatiedot

Schrödingerin teoria on nyt tuttu fysiikan ja matematiikan opiskelijoiden lisäksi. Se kiinnostaa kaikkia populaaritieteestä kiinnostuneita. Tämän teorian loi kuuluisa fyysikko E. Schrodinger, joka jäi historiaan yhtenä kvanttimekaniikan luojista. Tiedemies syntyi 12. elokuuta 1887 öljykangastehtaan omistajan perheeseen. Tuleva tiedemies, joka tuli tunnetuksi kaikkialla maailmassa mysteeristään, rakasti kasvitiedettä ja piirtämistä lapsena. Hänen ensimmäinen mentorinsa oli hänen isänsä. Vuonna 1906 Schrödinger aloitti opintonsa Wienin yliopistossa, jonka aikana hän alkoi ihailla fysiikkaa. Kun ensimmäinen tuli Maailmansota, tiedemies meni palvelemaan tykistömiehenä. AT vapaa-aika tutki Albert Einsteinin teorioita.

Vuoden 1927 alkuun mennessä tieteessä oli kehittynyt dramaattinen tilanne. E. Schrödinger uskoi, että teorian perusta kvanttiprosesseja ajatuksen aaltojen jatkuvuudesta pitäisi palvella. Heisenberg päinvastoin uskoi, että aaltojen diskreettisyyden käsitteen sekä kvanttihyppyjen idean pitäisi olla perusta tälle tietoalueelle. Niels Bohr ei hyväksynyt yhtään paikkaa.

Tieteen edistysaskel

Vuonna 1933 Schrödinger sai Nobel-palkinnon aaltomekaniikan käsitteestä. Klassisen fysiikan perinteissä kasvatettuaan tiedemies ei kuitenkaan voinut ajatella muissa luokissa eikä pitänyt kvanttimekaniikkaa täysimittaisena tiedon haarana. Hän ei voinut olla tyytyväinen hiukkasten kaksoiskäyttäytymiseen, ja hän yritti pelkistää sen yksinomaan aaltokäyttäytymiseen. Keskustelussaan N. Bohrin kanssa Schrödinger ilmaisi asian näin: "Jos aiomme pitää nämä kvanttihyppyjä, sitten kadun yleensä sitä, että liitin elämäni atomifysiikkaan.

Tutkijan jatkotyöt

Samaan aikaan Schrödinger ei ollut vain yksi modernin kvanttimekaniikan perustajista. Hän otti termin "kuvauksen objektiivisuus" käyttöön tieteellisessä käytössä. Tämä on mahdollisuus tieteellisiä teorioita kuvaile todellisuutta ilman tarkkailijan osallistumista. Hänen lisätutkimus oli omistettu suhteellisuusteorialle, termodynaamisille prosesseille, Bornin epälineaariselle sähködynamiikalle. Lisäksi tutkijat ovat tehneet useita yrityksiä luoda yhtenäisen kenttäteorian. Lisäksi E. Schrödinger puhui kuutta kieltä.

Tunnetuin arvoitus

Schrödingerin teoria, jossa sama kissa esiintyy, syntyi tiedemiehen kritiikistä kvanttiteoriaa kohtaan. Yksi sen pääpostulaateista on, että niin kauan kuin järjestelmää ei havaita, se on superpositiotilassa. Nimittäin kahdessa tai useammassa tilassa, jotka sulkevat pois toistensa olemassaolon. Tieteessä superpositiotilalla on seuraava määritelmä: se on kvantin, joka voi olla myös elektroni, fotoni tai esimerkiksi atomin ydin, kyky olla samanaikaisesti kahdessa tilassa tai jopa kahdessa. pisteet avaruudessa aikana, jolloin kukaan ei katso häntä.

Objekteja eri maailmoissa

Tavallisen ihmisen on erittäin vaikea ymmärtää tällaista määritelmää. Koska jokainen esine aineellinen maailma voi olla joko yhdessä pisteessä avaruudessa tai toisessa. Tämä ilmiö voidaan havainnollistaa seuraavasti. Tarkkailija ottaa kaksi laatikkoa ja laittaa tennispallon yhteen niistä. On selvää, että se on yhdessä laatikossa ja ei toisessa. Mutta jos elektroni asetetaan johonkin säiliöstä, niin seuraava väite pitää paikkansa: tämä hiukkanen on samanaikaisesti kahdessa laatikossa, riippumatta siitä, kuinka paradoksaalista se näyttää. Samalla tavalla atomissa oleva elektroni ei sijaitse tiukasti määritellyssä kohdassa kerrallaan. Se pyörii ytimen ympäri ja sijaitsee kiertoradan kaikissa pisteissä samanaikaisesti. Tieteessä tätä ilmiötä kutsutaan "elektronipilveksi".

Mitä tiedemies halusi todistaa?

Näin ollen pienten ja suuria esineitä toteutettu täydellisesti erilaisia ​​sääntöjä. Kvanttimaailmassa on joitain lakeja, ja makrokosmosessa - täysin erilaisia. Ei kuitenkaan ole olemassa sellaista käsitettä, joka selittäisi siirtymisen maailmasta aineellisia esineitä mikromaailman ihmisille tuttua. Schrödingerin teoria luotiin osoittamaan tutkimuksen riittämättömyyttä fysiikan alalla. Tiedemies halusi osoittaa, että on olemassa tiedettä, jonka tarkoituksena on kuvata pieniä esineitä, ja on olemassa tietokenttä, joka tutkii tavallisia esineitä. Suurelta osin tiedemiehen työn ansiosta fysiikka jaettiin kahteen alueeseen: kvantti- ja klassiseen.

Schrödingerin teoria: kuvaus

Tiedemies kuvaili kuuluisaa ajatuskokeiluaan vuonna 1935. Toteutuksessaan Schrödinger nojautui superpositioon. Schrödinger korosti, että niin kauan kuin emme havaitse fotonia, se voi olla joko hiukkanen tai aalto; sekä punainen että vihreä; sekä pyöreitä että neliömäisiä. Tätä epävarmuusperiaatetta, joka seuraa suoraan kvanttidualismin käsitteestä, käytti Schrödinger kuuluisassa kissa-arvoituksessaan. Kokeen merkitys lyhyesti on seuraava:

• Kissa asetetaan suljettuun laatikkoon sekä syaanivetyhappoa ja radioaktiivista ainetta sisältävään säiliöön.
• Ydin voi hajota tunnin sisällä. Tämän todennäköisyys on 50 %.
• Jos atomiydin hajoaa, Geiger-laskuri tallentaa tämän. Mekanismi toimii ja myrkkylaatikko menee rikki. Kissa kuolee.
• Jos rappeutumista ei tapahdu, Schrödingerin kissa on elossa.

Tämän teorian mukaan, kunnes kissa on havaittu, se on samanaikaisesti kahdessa tilassa (kuollut ja elossa), aivan kuten atomin ydin (hajonnut tai hajoamaton). Tietenkin tämä on mahdollista vain kvanttimaailman lakien mukaan. Makrokosmoksessa kissa ei voi olla samanaikaisesti elossa ja kuollut.

Tarkkailija paradoksi

Schrödingerin teorian olemuksen ymmärtämiseksi on myös välttämätöntä ymmärtää havainnoijan paradoksi. Sen merkitys on, että mikrokosmoksen kohteet voivat olla samanaikaisesti kahdessa tilassa vain silloin, kun niitä ei havaita. Tieteessä tunnetaan esimerkiksi niin sanottu "koe 2 raolla ja tarkkailijalla". Läpinäkymättömälle levylle, johon tehtiin kaksi pystysuoraa rakoa, tutkijat ohjasivat elektronisäteen. Levyn takana olevalle näytölle elektronit maalasivat aaltokuvion. Toisin sanoen he jättivät mustavalkoisia raitoja. Kun tutkijat halusivat tarkkailla, kuinka elektronit lentävät rakojen läpi, hiukkaset näyttivät näytöllä vain kaksi pystysuoraa raitaa. Ne käyttäytyivät kuin hiukkaset, eivät aallot.

Kööpenhaminan selitys

Schrödingerin teorian modernia selitystä kutsutaan Kööpenhaminan selitykseksi. Havaitsijan paradoksiin perustuen se kuulostaa tältä: niin kauan kuin kukaan ei havaitse järjestelmän atomin ydintä, se on samanaikaisesti kahdessa tilassa - rappeutuneessa ja hajoamattomassa. Väite, että kissa on elossa ja kuollut samanaikaisesti, on kuitenkin erittäin virheellinen. Loppujen lopuksi makrokosmuksessa ei koskaan havaita samoja ilmiöitä kuin mikrokosmuksessa.

Niin me puhumme ei "kissa-ydin" -järjestelmästä, vaan siitä, että Geiger-laskuri ja atomin ydin ovat yhteydessä toisiinsa. Ydin voi valita yhden tai toisen tilan sillä hetkellä, kun mittauksia tehdään. kuitenkin annettu valinta ei tapahdu sillä hetkellä, kun kokeilija avaa laatikon Schrödingerin kissan kanssa. Itse asiassa laatikon avautuminen tapahtuu makrokosmuksessa. Toisin sanoen järjestelmässä, joka on hyvin kaukana atomimaailmasta. Siksi ydin valitsee tilansa täsmälleen sillä hetkellä, kun se osuu Geiger-laskurin ilmaisimeen. Erwin Schrödinger ei siis ajatuskokeessaan kuvaillut järjestelmää täysin.

Yleiset johtopäätökset

Näin ollen ei ole täysin oikein yhdistää makrojärjestelmää mikroskooppiseen maailmaan. Makromaailmassa kvanttilakeja menettävät voimansa. Atomin ydin voi olla samanaikaisesti kahdessa tilassa vain mikrokosmuksessa. Samaa ei voida sanoa kissasta, koska se on makrokosmoksen kohde. Siksi vain ensi silmäyksellä näyttää siltä, ​​​​että kissa siirtyy superpositiosta johonkin tilaan laatikon avaamishetkellä. Itse asiassa sen kohtalo määräytyy sillä hetkellä, kun atomiydin on vuorovaikutuksessa ilmaisimen kanssa. Johtopäätös voidaan tehdä seuraavasti: Erwin Schrödingerin arvoituksen järjestelmän tilalla ei ole mitään tekemistä henkilön kanssa. Se ei riipu kokeilijasta, vaan detektorista - esineestä, joka "tarkkailee" ydintä.

Jatkoa konseptille

Schrödingerin teoria yksinkertaisilla sanoilla kuvataan seuraavasti: vaikka tarkkailija ei katso järjestelmää, se voi olla samanaikaisesti kahdessa tilassa. Toinen tiedemies - Eugene Wigner - meni kuitenkin pidemmälle ja päätti viedä Schrödingerin käsitteen täydelliseen absurdiin. "Anteeksi!" sanoi Wigner, "entä jos kissaa tarkkailevan kokeen suorittajan vieressä on hänen kollegansa?" Kumppani ei tiedä tarkalleen mitä kokeilija itse näki, kun hän avasi laatikon kissan kanssa. Schrödingerin kissa jättää superpositiotilan. Ei kuitenkaan tarkkailijakaverille. Vasta sillä hetkellä, kun kissan kohtalo tulee tiedoksi, eläin voidaan lopulta kutsua eläväksi tai kuolleeksi. Lisäksi maapallolla on miljardeja ihmisiä. Ja lopullinen tuomio voidaan tehdä vasta, kun kokeen tuloksesta tulee kaikkien elävien olentojen omaisuutta. Tietysti kaikille ihmisille voidaan kertoa lyhyesti kissan kohtalo ja Schrödingerin teoria, mutta tämä on erittäin pitkä ja työläs prosessi.

Schrödingerin ajatuskokeilu ei koskaan kumonnut fysiikan kvanttidualismin periaatteita. Tietyssä mielessä jokaista olentoa ei voida kutsua eläväksi eikä kuolleeksi (oleminen superpositiossa), kunhan on vähintään yksi henkilö, joka ei tarkkaile häntä.

Kaikki eivät lue kirjoja ihmiskunnan suurista keksinnöistä. Mutta varmasti kaikki, jotka katsoivat sarjan "Teoria alkuräjähdys", kuullut sellaisesta ilmiöstä kuin "Schrödingerin kissa". Koska se liittyy kvanttimekaniikkaan, henkilö ilman tekninen koulutus melko vaikea ymmärtää sen merkitystä. Yritetään selvittää, mitä "Schrödingerin kissa" tarkoittaa yksinkertaisin sanoin.

Sisältö:

Lyhyt historiallinen tausta

Erwin Schrödinger – kuuluisa fyysikko, yksi kvanttimekaniikan teorian luojista. tunnusmerkki hänen tieteellistä toimintaa oli niin sanottu toissijainen. Hän oli harvoin ensimmäinen, joka tutki mitään.

Periaatteessa Schrödinger kirjoitti arvosteluja jonkun keksinnöistä tai tieteellinen saavutus, kritisoi kirjailijaa tai jatkoi muiden ihmisten tutkimusten ja löytöjen kehittämistä. Vaikka hän oli luonteeltaan individualisti, hän ei voinut muuta kuin luottaa muiden ihmisten ideoihin ja ajatuksiin, jotka hän otti tutkimuksensa perustaksi. Tästä huolimatta hän teki valtava panos kvanttimekaniikan kehityksessä, suurelta osin hänen "Schrödingerin kissaa" koskevan arvoituksensa vuoksi.

Schrödingerin saavutuksia tieteessä ovat mm.

• aaltomekaniikan käsitteen luominen (sitä hän sai Nobel-palkinnon vuonna 1933);
• otettu käyttöön tieteellinen liikevaihto termi "kuvauksen objektiivisuus" - perusteli tieteellisten teorioiden mahdollisuutta ilman suoraa osallistumista tutkimuskohde (ulkopuolinen tarkkailija) kuvaamaan ympäröivää todellisuutta;
• kehitti suhteellisuusteorian;
• tutkinut termodynaamisia prosesseja ja Bornin epälineaarista sähködynamiikkaa;
• yrittänyt luoda yhtenäinen teoria kentät.

"Schrödingerin kissan" käsite

"Shroedingerin kissa"- Schrödingerin teorian kuuluisa mysteeri, itävaltalaisen teoreettisen fyysikon suorittama ajatuskoe, jonka avulla pystyttiin osoittamaan kvanttimekaniikan epätäydellisyys siirtymisessä mikrojärjestelmistä makrosysteemeihin. Kaikki tämä teoria perustuu kritiikkiin tiedemiesten saavutuksia kvanttimekaniikka.

Ennen kuin siirryt kokeen kuvaukseen, on tarpeen määritellä siinä käytetyt peruskäsitteet. Kuuluisan ilmiön pääpostulaatti sanoo, että niin kauan kuin kukaan ei katso järjestelmää, se on sisällä superpositioasento- samanaikaisesti kahdessa tai useammassa tilassa, jotka sulkevat pois keskinäisen olemassaolon. Schrödinger itse antoi seuraavan määritelmän superpositiosta - tämä on kvanttikyky (elektroni, fotoni ja atomin ydin voi olla kvantin roolissa) olla useassa tilassa tai useassa avaruuden pisteessä samanaikaisesti , kun kukaan ei katso järjestelmää. Kvantti on mikroympäristön mikroskooppinen esine.

Kokeen kuvaus

Alkuperäinen artikkeli, jossa Schrödinger selittää kokeiluaan, julkaistiin vuonna 1935. Kokeen kuvaamiseen käytettiin vertailumenetelmää ja jopa esiintymistä.

On erittäin vaikeaa ymmärtää tarkalleen, mitä Schrödinger ajatteli tätä artikkelia tutkiessaan. Yritän kuvailla kokeen olemusta yksinkertaisin sanoin.

Laitoimme kissan laatikkoon, jossa on mekanismi, joka sisältää radioaktiivisen atomiytimen, ja astiaan, joka on täytetty myrkyllisellä kaasulla. Koe suoritetaan tarkasti valituilla vaimenemistodennäköisyysparametreilla atomiydin– 50 % 1 tunnin ajan. Kun ydin hajoaa, kaasua vuotaa säiliöstä, mikä johtaa kissan kuolemaan. Jos näin ei tapahdu, kissalle ei tapahdu mitään, se on elossa ja terve.

Tunti kuluu, ja haluamme saada vastauksen kysymykseen: kuoliko kissa vai jäikö hengissä? Schrödingerin edistyneen teorian mukaan atomin ydin, kuten kissan, on laatikossa useissa tiloissa samanaikaisesti (superposition määritelmä). Laatikon avaamishetkeen asti mikrosysteemillä, jossa atomin ydin ja kissa sijaitsevat, 50 %:n todennäköisyydellä - on tila "ydin on hajonnut, kissa kuollut" ja samalla todennäköisyydellä on tila "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa". Tämä vahvistaa hypoteesin, että laatikossa istuva kissa on yhtä aikaa elossa ja kuollut, eli se on useassa tilassa samaan aikaan. Osoittautuu, että laatikossa istuva kissa on yhtä aikaa elossa ja kuollut.

puhuminen selkeää kieltä, Schrödingerin kissa-ilmiö selittää tosiasian mahdollisuus että kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti sekä elossa että kuolleena mikä on todellisuudessa mahdotonta. Tämän perusteella voimme päätellä, että kvanttimekaniikan teoriassa on merkittäviä puutteita.

Jos et havaitse mikrosysteemin atomin ydintä, tapahtuu kahden tilan sekoittuminen - rappeutunut ja hajoamaton ydin. Kun laatikko avataan, kokeen suorittaja voi tarkkailla vain yhtä tietty tila. Koska kissa edustaa atomin ydintä, se on myös vain yhdessä tilassa - joko elävänä tai kuolleena.

Paradoksien purkaminen - Kööpenhaminan tulkinta

Kööpenhaminalaiset tutkijat ratkaisivat Schrödingerin kissan arvoituksen. Nykyaikainen Kööpenhaminan tulkinta on, että kissa on elossa/kuollut ilman välitiloja, koska ydin ei hajoa tai ei hajoa laatikkoa avattaessa, vaan vielä aikaisemmin, kun ydin lähetetään ilmaisimeen. Selitys tälle on seuraava: vähentäminen aaltofunktio"Kissa-detektori-ydin"-mikrosysteemillä ei ole yhteyttä laatikkoa tarkkailevaan henkilöön, mutta se on yhteydessä ytimen ilmaisin-tarkkailijaan.

Tämä tulkinta Schrödingerin kissa-ilmiöstä kieltää sen mahdollisuuden, että kissa olisi superpositiotilassa ennen laatikon avaamista - elävän/kuolleen kissan tilassa samanaikaisesti. Kissa makrosysteemissä on aina vain yhdessä tilassa.

Tärkeä! Schrödingerin koe osoitti, että mikroobjekti ja makroobjekti käyttäytyvät järjestelmissä erilaisia ​​lakeja- kvanttifysiikan lait ja fysiikan lait siinä klassista ymmärrystä vastaavasti.

Mutta ei ole tiedettä, joka tutkisi ilmiöitä siirtyessä makrojärjestelmästä mikrojärjestelmään. Erwin Schrödinger innostui ajatuksesta tehdä tällainen koe juuri tarkoituksenaan todistaa yleisen fysiikan teorian heikkous ja epätäydellisyys. Hänen syvin halunsa oli osoittaa konkreettisella kokemuksella, että jokainen tiede täyttää omat tehtävänsä: klassinen fysiikka tutkii makroobjekteja, kvanttifysiikka tutkii mikroobjekteja. Kehittämisen tarvetta on tieteellinen tietämys kuvaamaan siirtymäprosessia suurista objekteista pieniin järjestelmissä.

Yksinkertaisen maallikon on hyvin vaikea ymmärtää tämän paradoksin olemusta heti. Todellakin, jokaisen ihmisen mielessä on vakaumus, että mikä tahansa aineellisen maailman esine on Tämä hetki aika voi olla vain yhdessä pisteessä.

Mutta Schrödingerin teoriaa voidaan soveltaa vain mikroobjekteihin, kun taas kissa on makrokosmoksen kohde.

Viimeisin tulkinta Schrödingerin kissan paradoksista on sen soveltaminen The Big Bang Theory -teoriassa, jossa päähenkilö Sheldon Cooper selitti luonteensa vähemmän koulutetulle Pennylle. Cooper siirsi tämän ilmiön alueelle ihmissuhteet. Ymmärtääkseen hyvää tai huono suhde vastakkaista sukupuolta olevien ihmisten välillä, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Ja tähän asti mikä tahansa suhde on sekä hyvä että huono.

24. kesäkuuta, 2015

Häpeäkseni haluan myöntää, että kuulin tämän ilmaisun, mutta en tiennyt ollenkaan mitä se tarkoittaa ja ainakin mistä aiheesta sitä käytettiin. Haluan kertoa sinulle, mitä luin Internetistä tästä kissasta ...

« Shroedingerin kissa"- tämä on kuuluisan itävaltalaisen teoreettisen fyysikon Erwin Schrödingerin kuuluisan ajatuskokeilun nimi, joka on myös palkittu Nobel palkinto. Tämän fiktiivisen kokeen avulla tiedemies halusi osoittaa kvanttimekaniikan epätäydellisyyden siirtymisessä subatomisista järjestelmistä makroskooppisiin järjestelmiin.

Erwin Schrödingerin alkuperäinen artikkeli julkaistiin vuonna 1935. Tässä lainaus:

Voit myös rakentaa tapauksia, joissa burleski riittää. Lukitaan joku kissa teräskammioon seuraavan pirullisen koneen kanssa (jonka pitäisi olla kissan väliintulosta riippumatta): Geiger-laskurin sisällä on pieni määrä radioaktiivinen aine, niin pieni, että vain yksi atomi voi hajota tunnissa, mutta samalla todennäköisyydellä se ei välttämättä hajoa; jos näin tapahtuu, lukuputki purkautuu ja rele aktivoituu, mikä laskee vasaran, mikä rikkoo syaanivetyhapon kartion.

Jos jätämme tämän koko järjestelmän itselleen tunniksi, voimme sanoa, että kissa on elossa tämän ajan jälkeen, kunhan atomi ei hajoa. Atomin ensimmäinen hajoaminen olisi myrkyttänyt kissan. Koko järjestelmän psi-toiminto ilmaisee tämän sekoittamalla itseensä tai sivelemällä elävää ja kuollutta kissaa (anteeksi ilmaisu) yhtä suuressa suhteessa. Tyypillinen sisään vastaavia tapauksia on, että epävarmuus, aluksi rajoitettu atominen maailma, muunnetaan makroskooppiseksi epävarmuudeksi, joka voidaan eliminoida suoralla havainnolla. Tämä estää meitä naiivisti hyväksymästä "sumennusmallia" heijastavan todellisuutta. Tämä ei sinänsä tarkoita mitään epäselvää tai ristiriitaista. Sumean tai epätarkan valokuvan ja pilvi- tai sumukuvan välillä on ero.

Toisin sanoen:

1. Siellä on laatikko ja kissa. Laatikko sisältää mekanismin, joka sisältää radioaktiivisen atomiytimen ja säiliön myrkyllistä kaasua. Kokeelliset parametrit valitaan siten, että ytimen hajoamisen todennäköisyys tunnissa on 50 %. Jos ydin hajoaa, kaasusäiliö avautuu ja kissa kuolee. Jos ytimen hajoamista ei tapahdu, kissa pysyy hengissä ja voi hyvin.
2. Suljemme kissan laatikkoon, odotamme tunnin ja kysymme itseltämme: onko kissa elossa vai kuollut?
3. Kvanttimekaniikka ikään kuin kertoo meille, että atomiydin (ja siten kissa) on kaikessa mahdolliset tilat samaan aikaan (vrt. kvantti superpositio). Ennen kuin avasimme laatikon, "kissa-ydin" -järjestelmä on tilassa "ydin on rappeutunut, kissa on kuollut" 50% todennäköisyydellä ja tilassa "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa" todennäköisyydellä 50 %. Osoittautuu, että laatikossa istuva kissa on yhtä aikaa elossa ja kuollut.
4. Nykyajan mukaan Kööpenhaminan tulkinta, kissa on edelleen elossa / kuollut ilman välitiloja. Ja ytimen hajoamistilan valinta ei tapahdu laatikon avaamisen hetkellä, vaan jopa silloin, kun ydin tulee ilmaisimeen. Koska "kissa-detektori-ydin" -järjestelmän aaltofunktion pelkistys ei liity laatikon ihmistarkkailijaan, vaan on yhteydessä ytimen ilmaisin-tarkkailijaan.

Kvanttimekaniikan mukaan, jos atomin ydintä ei havaita, sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja hajoamattoman ytimen - sekoituksella, joten laatikossa istuva kissa, joka personoi atomin ytimen on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Jos laatikko avataan, kokeilija näkee vain yhden tietyn tilan - "ydin on hajonnut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole hajonnut, kissa on elossa".

olemus ihmisen kieli: Schrödingerin koe osoitti, että kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti sekä elävä että kuollut, mikä ei voi olla. Siten, kvanttimekaniikka on merkittäviä puutteita.

Kysymys kuuluu: milloin järjestelmä lakkaa olemasta kahden tilan seoksena ja valitsee yhden konkreettisen? Kokeen tarkoituksena on osoittaa, että kvanttimekaniikka on epätäydellinen ilman sääntöjä, jotka määrittelevät, missä olosuhteissa aaltofunktio romahtaa, ja kissa joko kuolee tai pysyy hengissä, mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus. Koska on selvää, että kissan on välttämättä oltava joko elävä tai kuollut (elämän ja kuoleman välillä ei ole välitilaa), tämä on sama atomiytimen osalta. Sen on välttämättä oltava hajotettu tai hajoamaton (Wikipedia).

Toinen viimeisin tulkinta Schrödingerin ajatuskokeesta on tarina Big Bang Theoryn Sheldon Cooperista, joka puhui Pennyn vähemmän koulutetulle naapurille. Sheldonin tarinan pointti on, että Schrödingerin kissan käsitettä voidaan soveltaa ihmisten välisiin suhteisiin. Ymmärtääksesi, mitä miehen ja naisen välillä tapahtuu, millainen suhde heidän välillään on: hyvä vai huono, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Siihen asti ihmissuhteet ovat sekä hyviä että huonoja.

Alla on videopätkä tästä Big Bang Theory -dialogista Sheldonin ja Penyn välillä.

Schrödingerin kuvitus on paras esimerkki kuvaamaan kvanttifysiikan pääparadoksia: sen lakien mukaan hiukkaset, kuten elektronit, fotonit ja jopa atomit, ovat kahdessa tilassa samanaikaisesti ("elävä" ja "kuollut", jos muistat pitkään kärsineen kissan) . Näitä tiloja kutsutaan superpositioiksi.

Amerikkalainen fyysikko Art Hobson Arkansasin yliopistosta (Arkansas State University) tarjosi ratkaisunsa tähän paradoksiin.

"Mittaukset sisään kvanttifysiikka perustuvat joidenkin makroskooppisten laitteiden toimintaan, kuten Geiger-laskuri, jonka avulla kvanttitila mikroskooppiset järjestelmät - atomit, fotonit ja elektronit. Kvanttiteoria viittaa siihen, että jos yhdistät mikroskooppisen järjestelmän (hiukkasen) johonkin makroskooppiseen laitteeseen, joka erottaa kaksi eri osavaltiot järjestelmässä, silloin laite (esimerkiksi Geiger-laskuri) menee kvanttiketumisen tilaan ja on myös samanaikaisesti kahdessa superpositiossa. Tätä ilmiötä on kuitenkin mahdotonta havaita suoraan, mikä tekee siitä mahdoton hyväksyä, fyysikko sanoo.

Hobson sanoo, että Schrödingerin paradoksissa kissa toimii makroskooppisena laitteena, Geiger-laskurina, joka on kytketty radioaktiiviseen ytimeen määrittääkseen tämän ytimen hajoamisen tai "hajoamattomuuden" tilan. Tässä tapauksessa elävä kissa on "rahoamattomuuden" indikaattori ja kuollut kissa - rappeutumisen indikaattori. Mutta kvanttiteorian mukaan kissan, kuten ytimen, täytyy olla kahdessa elämän ja kuoleman superpositiossa.

Sen sijaan fyysikon mukaan kissan kvanttitila on kietouduttava atomin tilaan, mikä tarkoittaa, että ne ovat "ei-paikallisessa yhteydessä" keskenään. Eli jos jonkin kietoutuvan esineen tila muuttuu yhtäkkiä päinvastaiseksi, niin myös sen parin tila muuttuu samalla tavalla riippumatta siitä, kuinka kaukana ne ovat. Samaan aikaan Hobson viittaa tämän kvanttiteorian kokeelliseen vahvistukseen.

"Mielenkiintoisin asia kvanttiketuutuneisuuden teoriassa on, että molempien hiukkasten tilan muutos tapahtuu välittömästi: millään valolla tai sähkömagneettisella signaalilla ei olisi aikaa siirtää tietoa järjestelmästä toiseen. Voidaan siis sanoa, että se on yksi esine, joka on jaettu kahteen osaan, riippumatta siitä, kuinka suuri etäisyys niiden välillä on”, Hobson selittää.

Schrödingerin kissa ei ole enää elossa ja kuollut yhtä aikaa. Hän on kuollut, jos rappeutuminen tapahtuu, ja elävä, jos rappeutumista ei koskaan tapahdu.

Lisätään, että samanlaisia ​​ratkaisuja tähän paradoksiin on ehdottanut kolme muuta tiedemiesryhmää viimeisen kolmenkymmenen vuoden aikana, mutta niitä ei otettu vakavasti ja ne jäivät huomaamatta laajassa tiedeyhteisössä. Hobson huomauttaa, että kvanttimekaniikan paradoksien ratkaisu, ainakin teoreettinen, on ehdottoman välttämätöntä sen syvälle ymmärtämiseksi.

Schrödinger

Ja juuri äskettäin TEORETIIKKA SELITTI MITEN PAINOVOIMA TAPAA SCHROEDINGERIN KISSAN, mutta tämä on jo monimutkaisempaa...

Pääsääntöisesti fyysikot selittävät ilmiön, että superpositio on mahdollista hiukkasten maailmassa, mutta mahdotonta kissojen tai muiden makroobjektien kanssa, häiriöitä ympäristöön. Kun kvanttiobjekti kulkee kentän läpi tai on vuorovaikutuksessa satunnaisten hiukkasten kanssa, se saa välittömästi vain yhden tilan - ikään kuin sitä mitattaisiin. Näin superpositio romahtaa, kuten tiedemiehet uskoivat.

Mutta vaikka jollain tavalla tulisikin mahdolliseksi eristää superpositiotilassa oleva makroobjekti vuorovaikutuksista muiden hiukkasten ja kenttien kanssa, se saisi kuitenkin ennemmin tai myöhemmin yhden tilan. Tekijä: vähintään, tämä pätee Maan pinnalla tapahtuviin prosesseihin.

"Jossain tähtienvälisessä avaruudessa kissalla saattaa olla mahdollisuus säilyttää kvanttikoherenssi, mutta maan päällä tai minkä tahansa planeetan lähellä tämä on erittäin epätodennäköistä. Ja syy tähän on painovoima", selittää Igor Pikovski, uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsstä.

Pikovsky ja hänen kollegansa Wienin yliopistosta väittävät, että painovoimalla on tuhoisa vaikutus makroobjektien kvanttisuperpositioihin, ja siksi emme havaitse tällaisia ​​ilmiöitä makrokosmuksessa. Uuden hypoteesin peruskäsite on muuten tiivistettynä kokoillan elokuva"Tähtienvälinen".

Einstein yleinen teoria Suhteellisuusteorian mukaan äärimmäisen massiivinen esine vääntyy avaruus-aikaa sen lähellä. Tilannetta pienemmällä tasolla tarkasteltaessa voidaan sanoa, että Maan pinnan lähelle sijoitetulle molekyylille aika kuluu jonkin verran hitaammin kuin planeettamme kiertoradalla.

Painovoiman vaikutuksesta aika-avaruuteen tämän vaikutuksen alaisena oleva molekyyli kokee poikkeaman asemassaan. Ja tämän puolestaan ​​​​täytyisi vaikuttaa myös sen sisäiseen energiaan - molekyylin hiukkasten värähtelyihin, jotka muuttuvat ajan myötä. Jos molekyyli viedään kahden paikan kvantti-superpositiotilaan, niin sijainnin ja sisäinen energia saisi molekyylin pian "valitsemaan" vain toisen kahdesta paikasta avaruudessa.

"Useimmissa tapauksissa dekoherenssi-ilmiö liittyy ulkoinen vaikutus, mutta sisään Tämä tapaus hiukkasten sisäinen värähtely on vuorovaikutuksessa itse molekyylin liikkeen kanssa”, Pikovsky selittää.

Tätä vaikutusta ei ole vielä havaittu, koska muut epäkoherenssilähteet, kuten magneettikentät, lämpösäteilyä ja värähtelyt ovat yleensä paljon voimakkaampia ja aiheuttavat kvanttijärjestelmien hajoamisen kauan ennen painovoimaa. Mutta kokeilijat yrittävät testata esitetyn hypoteesin.

Samanlaista järjestelyä voitaisiin käyttää myös painovoiman kyvyn tuhota kvanttijärjestelmiä testaamiseen. Tätä varten on tarpeen verrata vertikaalisia ja vaakasuuntaisia ​​interferometrejä: ensimmäisessä superpositio katoaa pian ajan laajentumisen vuoksi polun eri "korkeuksilla", kun taas toisessa kvantti-superpositio saattaa säilyä. .

lähteet

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

Tässä vähän lähempänä tieteellistä: esimerkiksi ja täällä. Jos et vielä tiedä, lue siitä ja mitä se on. Ja selvitetään mitä Alkuperäinen artikkeli on verkkosivustolla InfoGlaz.rf Linkki artikkeliin, josta tämä kopio on tehty -

Olet varmasti kuullut useammin kuin kerran, että on olemassa sellainen ilmiö kuin "Schrödingerin kissa". Mutta jos et ole fyysikko, kuvittelet todennäköisesti vain etäisesti, millainen kissa se on ja miksi sitä tarvitaan.

« Shroedingerin kissa”- tämä on kuuluisan itävaltalaisen teoreettisen fyysikon Erwin Schrödingerin, joka on myös Nobel-palkinnon voittaja, kuuluisan ajatuskokeilun nimi. Tämän fiktiivisen kokeen avulla tiedemies halusi osoittaa kvanttimekaniikan epätäydellisyyden siirtymisessä subatomisista järjestelmistä makroskooppisiin järjestelmiin.

Tässä artikkelissa yritetään selittää yksinkertaisesti Schrödingerin kissa- ja kvanttimekaniikkateorian ydintä niin, että se on sellaisen henkilön saatavilla, jolla ei ole korkeampaa teknistä koulutusta. Artikkelissa esitellään myös erilaisia ​​tulkintoja kokeesta, mukaan lukien Big Bang Theory -sarjan tulkinnat.

Kokeen kuvaus

Erwin Schrödingerin alkuperäinen artikkeli julkaistiin vuonna 1935. Siinä kokeilua kuvattiin käyttämällä tai jopa personoitua:

Voit myös rakentaa tapauksia, joissa burleski riittää. Lukittakoon joku kissa teräskammioon seuraavan pirullisen koneen kanssa (jonka pitäisi olla riippumaton kissan väliintulosta): Geiger-laskurin sisällä on pieni määrä radioaktiivista materiaalia, niin pieni, että vain yksi atomi voi hajota tunti, mutta samalla todennäköisyys ei välttämättä hajoa; jos näin tapahtuu, lukuputki purkautuu ja rele aktivoituu, mikä laskee vasaran, mikä rikkoo syaanivetyhapon kartion.

Jos jätämme tämän koko järjestelmän itselleen tunniksi, voimme sanoa, että kissa on elossa tämän ajan jälkeen, kunhan atomi ei hajoa. Atomin ensimmäinen hajoaminen olisi myrkyttänyt kissan. Koko järjestelmän psi-toiminto ilmaisee tämän sekoittamalla itseensä tai sivelemällä elävää ja kuollutta kissaa (anteeksi ilmaisu) yhtä suuressa suhteessa. Tyypillistä tällaisissa tapauksissa on, että alun perin atomimaailmaan rajoittunut epävarmuus muuttuu makroskooppiseksi epävarmuudeksi, joka voidaan eliminoida suoralla havainnolla. Tämä estää meitä naiivisti hyväksymästä "sumennusmallia" heijastavan todellisuutta. Tämä ei sinänsä tarkoita mitään epäselvää tai ristiriitaista. Sumean tai epätarkan valokuvan ja pilvi- tai sumukuvan välillä on ero.

Toisin sanoen:

1. Siellä on laatikko ja kissa. Laatikko sisältää mekanismin, joka sisältää radioaktiivisen atomiytimen ja säiliön myrkyllistä kaasua. Kokeelliset parametrit valitaan siten, että ytimen hajoamisen todennäköisyys tunnissa on 50 %. Jos ydin hajoaa, kaasusäiliö avautuu ja kissa kuolee. Jos ytimen hajoamista ei tapahdu, kissa pysyy hengissä ja voi hyvin.
2. Suljemme kissan laatikkoon, odotamme tunnin ja kysymme itseltämme: onko kissa elossa vai kuollut?
3. Kvanttimekaniikka ikään kuin kertoo meille, että atomiydin (ja siten kissa) on kaikissa mahdollisissa tiloissa samanaikaisesti (katso kvantti superpositio). Ennen kuin avasimme laatikon, "kissa-ydin" -järjestelmä on tilassa "ydin on rappeutunut, kissa on kuollut" 50% todennäköisyydellä ja tilassa "ydin ei ole rappeutunut, kissa on elossa" todennäköisyydellä 50 %. Osoittautuu, että laatikossa istuva kissa on yhtä aikaa elossa ja kuollut.
4. Nykyaikaisen Kööpenhaminan tulkinnan mukaan kissa on edelleen elossa / kuollut ilman välitiloja. Ja ytimen hajoamistilan valinta ei tapahdu laatikon avaamisen hetkellä, vaan jopa silloin, kun ydin tulee ilmaisimeen. Koska "kissa-detektori-ydin" -järjestelmän aaltofunktion pelkistys ei liity laatikon ihmistarkkailijaan, vaan on yhteydessä ytimen detektori-tarkkailijaan.

Selitys yksinkertaisin sanoin

Kvanttimekaniikan mukaan, jos atomin ydintä ei havaita, sen tilaa kuvataan kahden tilan - rappeutuneen ytimen ja hajoamattoman ytimen - sekoituksella, joten laatikossa istuva kissa, joka personoi atomin ytimen on elossa ja kuollut yhtä aikaa. Jos laatikko avataan, kokeilija näkee vain yhden tietyn tilan - "ydin on hajonnut, kissa on kuollut" tai "ydin ei ole hajonnut, kissa on elossa".

Essence ihmiskielellä: Schrödingerin koe osoitti, että kvanttimekaniikan näkökulmasta kissa on samanaikaisesti sekä elossa että kuollut, mikä ei voi olla. Näin ollen kvanttimekaniikassa on merkittäviä puutteita.

Kysymys kuuluu: milloin järjestelmä lakkaa olemasta kahden tilan seoksena ja valitsee yhden konkreettisen? Kokeen tarkoituksena on osoittaa, että kvanttimekaniikka on epätäydellinen ilman sääntöjä, jotka määrittelevät, missä olosuhteissa aaltofunktio romahtaa, ja kissa joko kuolee tai pysyy hengissä, mutta lakkaa olemasta molempien sekoitus. Koska on selvää, että kissan on välttämättä oltava joko elävä tai kuollut (elämän ja kuoleman välillä ei ole välitilaa), tämä on sama atomiytimen osalta. Sen on välttämättä oltava hajotettu tai hajoamaton (Wikipedia).

Video The Big Bang Theorysta

Toinen viimeisin tulkinta Schrödingerin ajatuskokeesta on tarina Big Bang Theoryn Sheldon Cooperista, joka puhui Pennyn vähemmän koulutetulle naapurille. Sheldonin tarinan pointti on, että Schrödingerin kissan käsitettä voidaan soveltaa ihmisten välisiin suhteisiin. Ymmärtääksesi, mitä miehen ja naisen välillä tapahtuu, millainen suhde heidän välillään on: hyvä vai huono, sinun tarvitsee vain avata laatikko. Siihen asti ihmissuhteet ovat sekä hyviä että huonoja.

Alla on videopätkä tästä Big Bang Theory -dialogista Sheldonin ja Penyn välillä.

Oliko kissa vielä elossa kokeen seurauksena?

Niille, jotka lukevat artikkelin huomaamattomasti, mutta ovat silti huolissaan kissasta - hyviä uutisia: älä huoli tietojemme mukaan hullun itävaltalaisen fyysikon ajatuskokeen seurauksena

YKSI KISSA EI LUONNUNnut